DE3415570C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungssystem zur Reinigung einer wäßrigen Farbstofflösung gemäß dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1 und die Verwendung des Reinigungssystems zur Herstel­ lung einer Aufzeichnungsflüssigkeit.

Als Aufzeichnungsflüssigkeit (im allgemeinen als "Tinte" be­ zeichnet), die für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem verwen­ det wird, bei dem eine Aufzeichnung von Informationen durchge­ führt wird, indem innerhalb eines Aufzeichnungskopfes befindli­ che Tinte mittels Schwingungen, die von einem piezoelektrischen Schwingkörper oder von anderen Einrichtungen übertragen werden, durch eine Ausstoßöffnung hindurch ausgestoßen wird, sind Lösun­ gen oder Dispersionen verschiedener Farbstoffe oder Pigmente in einem flüssigen Medium wie z. B. Wasser oder anderen, organi­ schen Lösungs- oder Dispergiermitteln bekannt. Auch die Ver­ wendung einer Tinte, die der vorstehend erwähnten Tinte ähnlich ist, für Schreibgeräte wie z. B. Filzschreiber und Füllfederhal­ ter ist bekannt.

Ein Beispiel für die allgemeinen Grundbestandteile einer sol­ chen Tinte kann die drei folgenden Hauptbestandteile enthalten: einen wasserlöslichen Farbstoff, Wasser als Lösungsmittel für den Farbstoff und Glykole als Mittel zur Verhinderung des Aus­ trocknens der Tinte.

Der wasserlösliche Farbstoff enthält im allgemeinen eine große Menge von anorganischen Salzen wie z. B. Natriumchlorid und Natriumsulfat. Diese anorganischen Salze sind die Nebenprodukte, die während der zur Farbstoffsynthese durchgeführten Reaktion gebildet werden, oder sie werden absichtlich als Aussalzungs-, Verdünnungs- oder Egalisiermittel zugegeben.

Wenn eine Aufzeichnungstinte unter Verwendung eines solchen Farbstoffs, in dem anorganische Salze enthalten sind, hergestellt wird, werden die folgenden Probleme hervorgerufen: Die anorganischen Salze vermindern die Lösungsstabilität des Farbstoffs in der Tinte, was zu einer Agglomerierung und Ausfällung des Farb­ stoffs führt. Ferner wird in Tintenstrahl-Aufzeich­ nungsköpfen und Schreibgeräten eine Ablagerung der anorganischen Salze herbeigeführt, wenn die Tinte in der Nähe der Ausstoß- bzw. Austrittsöffnung ver­ dunstet, wodurch eine Änderung der Flüssigkeitszusammen­ setzung hervorgerufen wird. Diese Erscheinungen verur­ sachen eine Verstopfung der Ausstoß- bzw. Austritts­ öffnung, und es ist von größter Wichtigkeit, dafür zu sorgen, daß eine solche Verstopfung vermieden wird.

Um eine solche schädliche Wirkung auszuschalten, ist es infolgedessen notwendig, die Konzentration der anorganischen Salze bei der Herstellung der Tinte so zu steuern bzw. einzustellen, daß sie innerhalb eines festgelegten Bereichs liegt. (Die auf die Gesamt­ masse der Tintenzusammensetzung bezogene Konzentra­ tion der anorganischen Salze muß im allgemeinen auf einen Wert von 0,5 Masse-% oder weniger begrenzt werden.) Diese Einstellung der Konzentration der anorganischen Salze ist unbedingt notwendig, wenn ein handelsüblicher Farbstoff, in dem anorganische Salze als Verunreinigungen enthalten sind, zur Herstellung einer Tinte für die Tinten­ strahl-Aufzeichnung sowie für Schreibgeräte eingesetzt wird.

Aus Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Bd. 11, S. 162/163, ist bekannt, daß Chromatographieverfahren z. B. angewandt werden, um die Reinheit von Farbstoffen zu prüfen, Farbstoffgemische zu trennen oder einzelne Farbstoffe zu iden­ tifizieren.

Aus der DE-OS 32 23 439 ist ein Verfahren zur Entfernung von m- Phenylendiamin aus einer Aufzeichnungsflüssigkeit bekannt, bei dem der m-Phenylendiamingehalt auf weniger als 1000 ppm herab­ gesetzt wird. In der Beschreibungseinleitung der DE-OS 32 23 439 ist lediglich erwähnt, daß Farbstoffe anorganische Salze enthal­ ten können, die entfernt werden sollten.

Aus der US-PS 38 22 203 ist ein Verfahren zur Auftrennung von Stoffgemischen unter Anwendung einer Chromatographiesäule, die zwei verschiedene Adsorptionsmittel enthält, die in Abhängig­ keit von der Temperatur unterschiedliche Selektivität aufweisen, bekannt. Die Temperatur der Säule wird so festgelegt, daß eine optimale Auftrennung der Komponenten der durch die Säule hin­ durchgehenden Probe erzielt wird. Die Temperatur der Säule kann anschließend so eingestellt werden, daß die Auftrennung einer zweiten Probe optimiert wird.

Aus Snyder, Introduction to Modern Liquid Chromatography, Wiley & Sons, New York (1979), S. 519-522, ist die Rückführung einer durch eine Chromatographiesäule hindurchgegangenen Probe be­ kannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungssystem zur Reinigung einer wäßrigen Farbstofflösung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß kon­ tinuierlich eine gereinigte Farbstofflösung geliefert wird, bei der die Konzentration der anorganischen Salze auf einen vorbe­ stimmten Wert oder einen darunterliegenden Wert eingestellt ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Reinigungssystem zur Reinigung einer wäßrigen Farbstofflösung mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachste­ hend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher er­ läutert.

Die Farbstofflösung, die durch das erfindungsgemäße Reinigungs­ system geliefert wird, eignet sich zur Herstellung von Aufzeich­ nungsflüssigkeiten für z. B. Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme und Schreibgeräte wie z. B. Filzschreiber und Füllfederhalter.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht demnach in der Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungssystems zur Her­ stellung einer Aufzeichnungsflüssigkeit.

Fig. 1 ist eine schematische Konstruktionszeich­ nung, die eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Reinigungssystems zeigt.

Fig. 2 ist eine schematische Konstruktionszeich­ nung, die eine Aufarbeitungseinrichtung in Fig. 1 verdeutlicht.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Fraktionierungseigenschaften einer Chroma­ tographiesäule verdeutlicht.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, die die Steuereinrichtung des in Fig. 1 gezeigten Reinigungssystems zeigen.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, die die Betriebs­ ablauffolge der Aufarbeitungseinrichtung des in Fig. 1 gezeigten Reinigungssystems verdeutlichen.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Reinigungssystems.

In einem in Fig. 1 gezeigten Farbstoffzuführungsab­ schnitt 21 wird Farbstoffpulver 22 gelagert. Das Farb­ stoffpulver 22 wird aus diesem Farbstoffzuführungsab­ schnitt 21 durch ein Farbstoffzuführungsventil 23 hin­ durch in einen Herstellungsbehälter 24 eingefüllt. Fer­ ner wird in diesen Herstellungsbehälter 24 durch ein Reinwasser-Zuführungsrohr 26 mit einem Reinwasserven­ til 25, das in einen Abschnitt des Reinwasser-Zu­ führungsrohrs 26 eingefügt ist, reines Wasser eingefüllt.

In diesem Herstellungsbehälter 24 wird eine wäßrige Farb­ stofflösung hergestellt, indem man das Farbstoffpulver 22 mittels eines Rührers 27 vermischt und darin löst. Die Flüssigkeitsmenge der in dem Herstellungsbehälter 24 befindlichen wäßrigen Farbstofflösung wird durch einen Flüssigkeitsmengensensor 28, der in den Herstellungs­ behälter eingesetzt ist, erfaßt. In der wäßrigen Farb­ stofflösung, die in dem Herstellungsbehälter erhalten wird, sind als Rückstand Teilchen des Farbstoffpulvers enthalten, die sich in dem reinen Wasser nicht gelöst haben. Dieses restliche Farbstoffpulver wird durch ein Filter 29 entfernt. Ab Filter 29 können beispiels­ weise gewöhnliches Filterpapier oder ein aus Polytetrafluorethylen als Hauptbestandteil bestehendes Filter verwendet werden. Die wäßrige Farbstofflösung, aus der die restlichen Teilchen durch das Filter 29 entfernt worden sind, wird zu einem Zuführungsbehäl­ ter 31 befördert.

Die wäßrige Farbstofflösung, die in den Zuführungsbe­ hälter 31 eingefüllt ist, wird weiter zu einem nach­ stehend beschriebenen Reinigungsabschnitt durch eine Zuführungsleitung 32 geleitet. In diesem Zuführungs­ behälter 31 ist ein Flüssigkeitsspiegel-Steuerventil 33 angeordnet, das dazu dient, die Menge der in dem Zuführungsbehälter 31 gelagerten, wäßrigen Farbstoff­ lösung bei einem bestimmten festgelegten Flüssigkeits­ spigel oder darunter zu halten.

In einem Reinigungsabschnitt 41 werden die anorgani­ schen Salze aus der wäßrigen Farbstofflösung entfernt. Dieser Reinigungsabschnitt umfaßt eine Vielzahl von Aufarbeitungseinrichtungen 42 (42-1, . . . 42-N). In den Auf­ arbeitungseinrichtungen 42 bedeutet die Bezugsziffer 43 (43-1, . . . 43-N) Zuführungseinrichtungen mit Zuführungsventilen zum Öffnen und Schließen, die Bezugsziffer 44 (44-1, . . . 44-N) chromatographische Einrichtungen und 45 (45-1, . . . 45-N) Fraktio­ nierungseinrichtungen mit Auslaßventilen zum Öffnen und Schließen.

Die Zuführungseinrichtungen 43 (43-1, . . . 43-N) sind entsprechend mit Zuführungsleitungen 47 (47-1, . . . 47-N) für wäßrige Farbstofflösung, Zuführungslei­ tungen 46 (46-1, . . . 46-N) für Reinwasser und Zu­ führungsleitungen 48 (48-1, . . . 48-N) für die sekundäre Lösung verbunden. Über die Zuführungseinrichtungen 43 (43-1, . . . 43-N) werden die wäßrige Farbstofflösung aus dem Zuführungsbehälter 31 durch die Zuführungsleitung 32 und die entsprechenden Zuführungsleitungen 47 (47-1, . . . 47-N) für die wäßrige Farbstofflösung und Rein­ wasser durch die Zuführungsleitungen 26 und 46 (46-1, . . . 46-N) geliefert. Ferner wird die später erläuterte sekundäre Lösung über die Zuführungseinrichtungen 43 (43-1, . . . 43-N) aus einem Lagerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung über eine Zuführungsleitung 52 und die entsprechenden Zuführungsleitungen 48 (48-1, . . . 48-N) für die sekundäre Lösung geleitet.

Die Steuerung der Zuführungsventile der Zuführungseinrichtungen 43 erfolgt in der Weise, daß die zugeführte wäßrige Farbstofflösung, das Reinwasser und/oder die sekundäre Lösung zu der chromatographischen Einrichtung 44 geleitet wird oder nicht.

Die chromatographische Einrichtung 44 entfernt anorganische Salz aus der wäßrigen Farbstofflösung und der sekun­ dären Lösung, die über die Zuführungseinrichtung 43 zugeführt werden, durch Chromatographie.

Durch Steuern der Fraktionierungseinrichtung 45 wird die wäßrige Farbstofflösung, deren Konzentration an anorga­ nischen Salzen durch Entsalzen auf einen vorbestimmten Wert herabgesetzt worden ist (beispielsweise 5 Masse-%, bezogen auf den Farbstoff), in einen Lagerungsbehälter 56 über Auslaßleitungen 55 j55-1, . . . 45-N) abgelassen. Ferner wird eine wäßrige Lösung, die aus der chromatographischen Einrichtung 44 austritt, in einen Auslaßbehälter 58 für die Lösung der anorganischen Salze oder in Auslaßleitungen 59 (59-1, . . . 59-N) abgelassen.

Ein Ende der Auslaßleitung 59 ist mit einer Saugöffnung einer Umwälzpumpe 60 kommunizierend verbunden, und die aus der Auslaßleitung 59 austretende wäßrige Farbstoff­ lösung wird unter Druck durch diese Umwälzpumpe 60 zu einem Lagerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung durch eine Auslaßleitung 61 gefördert, die mit einer Auslaß­ öffnung der Umwälzpumpe 60 kommunizierend verbunden ist. Aus diese Weise wird die wäßrige Farbstofflösung, die von der Auslaßseite des Reinigungsabschnitts 41 zurückgewon­ nen wird, wieder zu dem Reinigungsabschnitt 41 als sekun­ däre Lösung für eine weitere Reinigung (Entsalzung) zurückgeführt.

Die Steuereinrichtung 71 dient zum Antrieb und Steuern jedes Abschnitts. Der Betriebsabschnitt 72 umfaßt verschiedene Anzeigeeinheiten, Betriebsschalter usw. Über die Ventile 73 und 74, die in den Lagerbehältern 56 und 58 vor­ gesehen sind, werden die wäßrige Farbstofflösung und die Lösung der anorganischen Salze abgelassen.

Fig. 2 verdeutlicht eine Konstruktionszeichnung der in Fig. 1 gezeigten Aufarbeitungseinrichtung 42. Ein erstes Zuführungsventil 431 in der Zuführungseinrichtung 43 wird zum Öffnen und Schließen gesteuert, wodurch die Zufuhr von Reinwasser zu der chromatographischen Einrichtung 44 durch die Zuführungsleitung 46 reguliert wird. In der gleichen Weise kann durch Steuern des zweiten Zufüh­ rungsventils 432 und des dritten Zuführungsventils 433 die Zufuhr der sekundären Lösung und der wäßrigen Farb­ stofflösung zu jeder der chromatographischen Einrichtungen 44 reguliert werden.

Die chromatographische Einrichtung 44 trennt die anorganischen Salze von der wäßrigen Farbstofflösung durch Chromato­ graphie. Im einzelnen wird die wäßrige Farbstofflösung am oberen Ende der Chromatographiesäule 441 durch die Zuführungseinrichtung 43 zugeführt. Während die zuge­ führte wäßrige Farbstofflösung in die Chromatographie­ säule 441 nach unten dringt, wird jede der Komponenten in der wäßrigen Lösung fraktioniert. Durch diesen chro­ matographischen Entwicklungsvorgang fließen zunächst solche Komponenten mit der geringsten Absorptionsfähig­ keit heraus. Demgemäß ist es durch Erfassung der Konzentra­ tionen der Komponenten in der herausströmenden Lösung möglicht, aus der herausfließenden Lösung nur eine Farbstofflösung abzutrennen, bei der die Konzentration der anorganischen Salze unter einem vorbestimmten Wert liegt, und zwar auf Grundlage der erfaßten Ergebnisse.

Ein Sensor 442 zur Erfassung der Konzentration der anorganischen Salze und ein Sensor 443 zur Erfassung der Konzentration des Farb­ stoffs sind vorgesehen, um die Konzentration der anorga­ nischen Salze und des Farbstoffs in der aus der chroma­ tographiesäule 441 herausfließenden Lösung zu erfassen, und sie sind innerhalb eines Flüssigkeitsauslaßdurch­ gangs 444 am Ende der Säule 441 angeordnet. Zur Erfassung der Konzentration jeder Komponente gibt es verschie­ dene Verfahren, etwa die Messung der elektrischen Leit­ fähigkeit, des Ionenstroms, der spektralen Lichtinten­ sität und andere Verfahren, wobei jedes den Zweck er­ füllt.

Der Reinigungsvorgang (Entsalzen) erfolgt in der Weise, daß jeweils eine bestimmte definierte Menge der Farb­ stofflösung zu der Chromatographiesäule 441 zugeführt wird. Aus diesem Grunde ist ein Flüssigkeitsmengen­ sensor 445 am oberen Ende der Säule in der Weise ange­ ordnet, daß die Zufuhr der wäßrigen Lösung aus der Zu­ führungseinrichtung 43 auf der Grundlage der erfaß­ ten Ergebnisse gesteuert wird.

Als feste Phase für die Füllung der Chromatographiesäule wird im allgemeinen z. B. ein Ionenaustauscherharz oder ein Chelat­ harz verwendet. Bei einer Ausführungsform der Erfin­ dung wird ein Ionenaustauscherharz mit Ionenbremswirkung verwendet. Das Ionenaustauscherharz mit Ionenbremswirkung ist in der Lage, die Reinwasserregenerierung durchzuführen, ohne daß ir­ gendwelche Regenerierungsmittel erforderlich sind. Da ferner das Harz beinahe neutral reagiert, kann es vorteil­ hafterweise zum Entsalzen solcher Substanzen verwendet werden, die gegenüber Säuren und Alkali instabil sind.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung von Kurven der herausfließenden Lösung, wobei die Konzentration je­ der Komponente in der aus der Chromatographiesäule 441 herausfließenden Lösung in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist (d. h. die Fraktionierungseigenschaften). Aus dieser graphischen Darstellung ergibt sich, daß die Farbstoff­ konzentration (Kurve I) ein Maximum während einer Zeit­ spanne von T 1 bis T 2 hat, während die Konzentration der anorganischen Salze (Kurve II) ihr Maximum während einer Zeitspanne von T 3 bis T 4 durchläuft. Bei dieser Ausfüh­ rungsform wird die Fraktionierung der aus der Chromato­ graphiesäule 441 herausfließenden Lösung über die er­ faßten Werte des Sensors 442 zur Erfassung der Konzentration der anorganischen Salze und des Sensors 443 zur Erfassung der Kon­ zentration des Farbstoffs unter Ausnutzung der vorste­ henden Fraktioniereigenschaften durchgeführt.

Für den Fall, daß die Farbstoffkonzentration in der heraus­ fließenden Lösung höher ist als ein vorbestimmter Wert C 2 (effektive Farbstoffkonzentration) und die Konzentra­ tion der anorganischen Salze unterhalb eines vorbe­ stimmten Wertes C 3 (zulässige Konzentration an anorgani­ schen Salzen) liegt (die Zeitspanne von T 1 bis T 2), wird die herausfließende Lösung zu dem Lagerbehälter 56 geleitet. Wenn jedoch die Konzentration der anorganischen Salze den Wert C 3 überschreitet und die Farbstoffkonzentration niedriger als der Wert C 2 wird, wird die herausfließende Lösung zu den Auslaßbehälter 58 für die Lösung der anorga­ nischen Salze geleitet. Andererseits wird die herausflie­ ßende Lösung während einer Zeitspanne, bei der die Konzen­ tration der anorganischen Salze höher wird als der Wert C 3 und die Farbstoffkonzentration niedriger wird als der Wert C 2 (eine Zeitspanne von T 2 bis T 3), zu dem Lagerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung zurückgeführt.

Die Fraktionierungseinrichtung 45 in Fig. 2 dient zur Fraktionierung der herausfließenden (abgelassenen) Lösung, wie vorstehend erwähnt, und zu diesem Zweck wird der Auslaßflüssigkeitsdurchgang 444 in drei Wege verzweigt, und die Zweigleitungen und die Auslaßleitungen 57, 59 und 55 werden kommunizierend durch die ersten, zweiten und dritten Auslaßventile 451, 452 bzw. 453 verbunden. Mit einem solchen Aufbau kann die herausfließende Lösung zu einem Auslaßbehälter 58 für die Lösung der anorganischen Salze durch Öffnen des ersten Auslaßventils 451 abgelassen werden, und in glei­ cher Weise kann die herausfließende Lösung ebenso durch Öffnen der zweiten und dritten Auslaßventile 452 und 453 zu dem Lagerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung und zu dem Lagerungsbehälter 56 geleitet werden.

In Fig. 4 ist ein Blockbild des in Fig. 1 gezeigten Reinigungssystem dargestellt, worin eine Steuerein­ heit 101 zur Ansteuerung jedes Abschnitts in dem System, ein Festwertspeicher (ROM) 102, in dem Steuerprogramme wie z. B. die Betriebsabläufe, die in Fig. 5 gezeigt sind, gespeichert werden und ein Schreib/Lese­ speicher bzw. Direktzugriffspeicher (RAM) 103 vorgese­ hen sind, in dem verschiedene Daten zeitweilig gespei­ chert werden.

Die Bezugsziffer 104 bedeutet verschiedene Schalter in dem Betriebsabschnitt 72, der verschiedene Be­ fehlssignale zu der Steuereinheit 101 über eine Eingabe/ Ausgabe-Pufferschaltung 105 sendet. Eine Anzeigevorrich­ tung 106 ist ferner in dem Betriebsabschnitt 72 vorgesehen. Eine Treiberschaltung 107 dient zur Anzeigesteuerung der Anzeigevorrichtung 106 auf Basis der Treibersignale aus der Steuereinheit 101.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden Analogsignale von dem Sensor 442 zur Erfassung der Konzentration der anorgani­ schen Salze und dem Sensor 443 zur Erfassung der Farbstoffkonzen­ tration abgegeben, und nachdem diese Signale zu Digital­ signalen durch die entsprechenden A/D-Wandler 111 bzw. 112 umgewandelt worden sind, werden sie in die Steuer­ einheit 101 durch eine Eingabe-Pufferschaltung 113 ein­ gegeben. Andererseits werden Digitalsignale aus dem Flüssigkeitsspiegelsensor 445 abgegeben und ebenfalls in die Steuereinheit 101 durch die Eingabe-Pufferschal­ tung 113 eingegeben.

Treiberschaltungen 121 bis 126 dienen zum Öffnen und Schließen der vorstehend erwähnten Ventile 431, 432, 433, 451, 452 bzw. 453. Diese Treiberschaltungen werden durch die Steuersignale, die von der Steuereinheit 101 durch eine Ausgabe-Pufferschaltung 127 geliefert werden, "Ein- Aus" gesteuert.

Da die Aufarbeitungseinrichtungen 42-1 bis 42-N den gleichen Aufbau haben, ist die Aufarbeitungseinrichtung 42-1 in der Zeichnung allein dargestellt, wobei die verbleibenden Aufarbeitungseinrichtungen 42-2 bis 42-N aus der Darstellung weggelassen sind.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Bedienung jeder Aufarbeitungseinrichtung in der Ausführungsform des Reinigungssystems des vorstehend beschriebenen Aufbaus verdeutlicht.

In der Zeichnung ist beim Startbefehl aus dem Betriebsabschnitt 72 im Schritt ST 1 der Programmschalter im Schritt ST 2 ausgeschaltet. Anschließend werden im Schritt ST 3 die zweiten und dritten Zuführungsventile 432 und 433, geöffnet, um das Zuführen der wäßrigen Farbstofflösung in dem Zu­ führungsbehälter 31 und der sekundären Lösung in dem La­ gerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung zu der Chro­ matographiesäule 441 zu beginnen. Diese Zuführungsvorgänge werden im Schritt ST 4 fortgesetzt, bis der Flüs­ sigkeitsspiegel in der Chromatographiesäule 441 laut einem Ausgangssignal vom Flüssigkeitsspiegelsensor 445 die höchste Position H (vgl. Fig. 2) erreicht hat. Sobald der Flüssigkeitsspiegel H die höchste Stelle erreicht hat, d. h., sobald eine vorbestimmte Menge der wäßrigen Lö­ sung zu der Chromatographiesäule zugeführt worden ist, wird der Betriebsablauf mit Schritt ST 5 fortgesetzt, wo­ bei die beiden Zuführungsventile 432 und 433 geschlossen werden. Als nächstes wird im Schritt ST 6 das erste Aus­ laßventil 445 geöffnet, wodurch die aus der Chromato­ graphiesäule 441 herausfließende Lösung in den Auslaß­ behälter 58 für die Lösung der anorganischen Salze abge­ lassen zu werden beginnt.

Im Schritt ST 7 wird ermittelt, ob der Flüssigkeitsspie­ gel in der Säule die niedrigste Position L (vgl. Fig. 2) erreicht hat oder nicht. In einem Zustand unmittelbar nach der Zuführung der wäßrigen Farbstofflösung und der sekundären Lösung ist der Flüssigkeitsspiegel über dem niedrigsten Wert L, so daß die negative Ermittlung "nein" gemacht wird, und der Betriebsablauf wird mit dem Schritt ST 8 fortgesetzt. Im Schritt ST 8 wird das erste Zuführungs­ ventil 431 geschlossen, und der Betriebsablauf wird mit Schritt ST 10 fortgesetzt, wobei die wäßrige Farbstoff­ lösung und die sekundäre Lösung wie vorstehend erwähnt zugeführt werden. Unmittelbar nach dem Beginn der chromatographischen Entwicklung innerhalb der Chroma­ tographiesäule 441 ist die Konzentration jeder Kompo­ nente in der herausfließenden Lösung in dem Zustand, wie er in Fig. 2 zwischen dem Zeitpunkt 0 und T 1 verdeutlicht ist. Demgemäß ist Schritt ST 10 der durch den Farbstoffkonzentrationssensor 443 angezeigte Konzen­ trationswert höher als der effektive Farbstoffkonzentra­ tionswert C 2 oder nicht, und wenn im Schritt ST 10 "nein" ermittelt wird, wird der Betriebsablauf mit Schritt ST 11 fortgesetzt. Ergibt die Ermittlung im Schritt ST 11, ob der durch den Sensor 442 zur Erfassung der Konzentration der anor­ ganischen Salze gemessene Konzentrationswert höher ist als der Konzentrationswert C 1 der anorgani­ schen Salze oder nicht, ein "nein", wird der Betriebs­ ablauf mit Schritt ST 12 fortgesetzt. Im Schritt ST 12 wird ermittelt, ob der Progammschalter eingeschaltet ist oder nicht. In der ersten Programmschleife wird der Programmschalter ausgeschaltet, so daß die Ermittlung "nein" ergibt der Betriebsablauf zum Schritt ST 7 zurückkehrt. Auf diese Weise wird die Programmschleife ST 7, ST 8, ST 10, ST 11 und ST 12 wiederholt, bis die Er­ mittlung bei dem Schritt ST 10 "ja" ergibt.

Wenn im Schritt ST 7 zufällig die Ermittlung "ja" ergibt, wird der Betriebsablauf mit Schritt ST 9 fortgesetzt, wobei das erste Zuführungsventil 431 geöffnet wird und Rein­ wasser zu der Chromatographiesäule 441 geleitet wird. Als Ergebnis wird die Programmschleife in einem solchen Falle mit den Schritten ST 7, ST 9, ST 10, ST 11 und ST 12 fortge­ setzt.

Wenn im Schritt ST 10 der Farbstoffkonzentrationswert der aus der Chromatographiesäule 441 herausfließenden Lösung höher wird als der effektive Farbstoffkonzen­ trationswert C 2 (siehe Fig. 3, Zeitpunkt T 1), wird der Betriebsablauf mit dem Schritt ST 13 fortgesetzt. Im Schritt ST 13 wird ermittelt, ob der durch den Sensor 442 gemessene Konzentrationswert für die anorganischen Salze höher ist als der zulässige Konzentrationswert C 3 für die anorganischen Salze oder nicht.

Wegen des chromatographischen Entwicklungsablaufs in der Chroma­ tographiesäule 441 fließt die wäßrige Farbstofflösung, von der die anorganischen Salze abgetrennt worden sind, zu­ erst heraus (siehe Fig. 3, Zeitpunkt T 1 bis T 2). Dem­ gemäß wird im Schritt ST 13 "nein" ermittelt, und der Betriebsablauf wird mit Schritt ST 14 fortgesetzt. Im Schritt ST 14 wird das erste Auslaßventil 451 geschlos­ sen, während im Schritt ST 15 das dritte Auslaßventil 453 geöffnet wird, wodurch die aus der Chromatographie­ säule 441 herausfließende Lösung durch die Auslaßleitung 55 geleitet und in den Lagerungsbehälter 56 abgelassen wird. Demgemäß wird der Programmschalter beim Schritt ST 16 eingeschaltet, und der Betriebsablauf kehrt zum Schritt ST 17 zurück. Durch Wiederhohlung der Programm­ schleife ST 7, ST 8, ST 10, ST 13, ST 14, ST 15 und ST 16 oder ST 7, ST 9, ST 10, ST 13, ST 14, ST 15 und ST 16 kann in dem Lagerungsbehälter 56 eine wäßrige Farbstofflösung mit verminderter Konzentration an anorganischen Salzen er­ halten werden, die geringer ist als der zulässige Kon­ zentrationswert C 3. Eine solche Programmschleife wird wiederholt, bis die Ermittlung im Schritt ST 13 "ja" er­ gibt.

Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt ist, das Herausfließen der anorganischen Salze beginnt, erhöht sich die Konzentra­ tion an anorganischen Salzen in der herausfließenden Lösung auf einen Wert, der höher ist als der zulässige Konzentrationswert C 3 für die anorganischen Salze (vgl. Fig. 3, Zeitpunkt T 2), und der Betriebsablauf wird mit den Schritten ST 13 bis ST 17 fortgesetzt, wobei das dritte Auslaßventil 453 geschlossen und das zweite Auslaßventil 452 im Schritt ST 18 geöffnet wird. Als Ergebnis wird verhindert, daß die herausfließende Lösung in den Lagerungsbehälter 56 abgelassen wird, und sie wird stattdessen zu der Auslaßleitung 59 ab­ gelassen. Bei dieser Ausführungsform wird die Umwälz­ pumpe 60 synchron mit dem Öffnen des Ventils 452 be­ trieben, so daß die herausfließende Lösung über die Auslaßleitung 59 und 61 zu dem Lagerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung abgelassen wird. Der Rück­ fluß der herausfließenden Lösung wird fortgesetzt, bis die Ermittlung im Schritt ST 10 "nein" ergibt. Die zu­ rückgewonnene sekundäre Lösung wird wiederum einer Reini­ gung durch Entsalzen unterzogen. Wenn als nächstes die Farbstoffkonzentration in der herausfließenden Lösung sich erniedrigt und der Wert geringer wird als der effektive Farbstoffkonzentrationswert C 2 (siehe Fig. 3, Zeitpunkt T 3), ergibt die Ermittlung im Schritt ST 10 "nein", und der Betriebsablauf wird mit Schritt ST 11 fortgesetzt. Da in dieser Stufe sie anorganischen Salze herauszufließen beginnen, ergibt die Ermittlung im Schritt ST 11 "ja", und der Betriebsablauf wird mit Schritt ST 19 fortgesetzt, bei dem das zweite Auslaßventil 452 geschlos­ sen und ferner das erste Auslaßventil 451 beim Schritt ST 20 geöffnet wird. Als Ergebnis wird der Rückfluß der herausfließenden Lösung zu dem Lagerungsbehälter 51 für die sekundäre Lösung beendet, und die herausfließende Lösung beginnt in den La­ gerungsbehälter 58 für die anorganische Salzlösung durch die Auslaßleitung 59 abgelassen zu werden. Der Auslaß­ vorgang wird fortgesetzt, bis die Konzentration der an­ organischen Salze in der herausfließenden Lösung niedriger wird als der Konzentrationswert C 1 der anorganischen Salze.

Wenn die Konzentration der anorganischen Salze niedriger wird als der Wert C 1 (siehe Fig. 3, Zeitpunkt T 4), ergibt die Ermittlung im Schritt ST 11 "nein", und der Betriebsab­ lauf wird mit Schritt ST 12 fortgesetzt. Da bei dieser Stufe der Programmschalter im Schritt ST 16 im Einschalt­ zustand ist, wie vorstehend erwähnt wurde, ergibt die Ermittlung im Schritt ST 12 "ja", und der Betriebsablauf wird mit Schritt ST 21 fortgesetzt, bei dem das erste Auslaßventil 451 geschlossen und das Ablassen der heraus­ fließenden Lösung in den Auslaßbehälter 58 vollendet wird.

Als nächstes wird im Schritt ST 22 das Zuführungsventil 431 geschlossen und die Zulieferung von Reinwasser zu der Chromatographiesäule 451 beendet. Das heißt, bei dieser Ausführungsform wird das erste Zuführungsventil 431 zum Öffnen und Schließen so gesteuert, daß der Flüssig­ keitsspiegel der wäßrigen Lösung in der Chromatographie­ säule 441 stets bei der niedrigsten Stellung (vgl. Fig. 2) verbleiben kann, wodurch Reinwasser zugeliefert wird (Schritte ST 8 und ST 9). Mit der Zulieferung von Reinwasser wird die feste Phase in der Chromatographiesäule gewaschen (regeneriert). Wenn, wie vorstehend erwähnt, wurde die Konzen­ tration der anorganischen Salze in der herausfließenden Lösung niedriger wird als der Konzentrationswert C 1 für die anorganischen Salze, wird ermittelt, daß der Wasch­ vorgang (oder die Regenerierung) durchgeführt worden ist, und die Reinwasserzufuhr wird beendet.

Nach Ausführung des Schrittes ST 22 geht der Betriebs­ ablauf zum Schritt ST 1 zurück, um den Startbefehl ab­ zuwarten.

In der vorstehend beschriebenen Weise wird der erste Zyklus der Reinigungsvorgänge (Aussalzungsvorgänge) beendet. Übrigens werden die Vorgänge in jeder der Aufarbeitungseinrichtungen 42-1 bis 42-N bei dieser Ausführungsform synchron miteinander durchgeführt, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform be­ grenzt, sondern es ist auch möglich, die Aufarbeitungs­ vorgänge in aufeinanderfolgender Weise durchzuführen.

Bei dieser Ausführungsform wird auch die zurückgewon­ nene sekundäre Lösung in jeder Aufarbeitungseinrichtung 42 gereinigt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß eine getrennte Aufarbeitungseinrichtung für die sekundäre Lösung zur Durchführung der Reinigung vorgesehen sein kann.

Da bei dem erfindungsgemäßen Reinigungssystem anorganische Salze, die in der Farb­ stofflösung enthalten sind, durch eine chromatographi­ sche Reinigungsbehandlung bei der Herstellung einer salz­ freien Farbstofflösung eliminiert werden, ist es möglich, eine gereinigte Farbstofflösung herzustellen, die für die Herstellung von Tinten für Tintenstrahlaufzeichnung oder Schreibgeräte geeignet ist. Ferner kann eine gereinigte Farbstofflösung kontinuierlich und auto­ matisch hergestellt werden, so daß die Massenproduktion einer Farbstofflösung mit hoher Qualität im industriellen Maßstab möglicht ist.

Claims (4)

1. Reinigungssystem zur Reinigung einer wäßrigen Farbstofflö­ sung mit Einrichtung (21, 23 bis 29) zur Herstellung einer Farbstofflösung, Aufarbeitungseinrichtung (42-1, . . . 42-N) zum Aufarbeiten der Farbstofflösung und einer Steuereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von chromatographischen Ein­ richtungen (44-1, . . . 44-N) zur Entfernung von anorganischen Salzen aus der Farbstofflösung, Sensoreinrichtung (442) zur Erfassung der Konzentration der anorganischen Salze in der Lö­ sung, die aus den chromatographischen Einrichtungen abgelassen wird, unter Erzeugung eines Ausgangssignals entsprechend der er­ faßten Salzkonzentration, Fraktionierungseinrichtungen (45-1, . . . 45-N) zur Fraktionierung der abgelassenen Farbstofflösung in einen Anteil, der eine Konzentration an anorganischen Salzen bei einem vorbestimmten Wert oder unterhalb eines vorbestimmten Wertes hat, und in einen Anteil, der eine Konzentration an an­ organischen Salzen über dem vorbestimmten Wert hat, eine Steuer­ einrichtung (71) zur Steuerung der Fraktionierung der Farbstoff­ lösung in Abhängigkeit von dem gemessenen Ausgangssignal und dem vorbestimmten Wert der Konzentration an anorganischen Sal­ zen und Zirkulationseinrichtungen (60, 61) für die Rückführung eines Teils der fraktionierten Farbstofflösung, deren Konzentra­ tion an anorganischen Salzen über dem vorbestimmten Wert liegt, zu den chromatographischen Einrichtungen.

2. Reinigungssystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Sensoreinrichtungen (443) zur Erfassung der Farbstoffkon­ zentration in der Lösung, die aus den chromatographischen Ein­ richtungen (44-1, . . . 44-N) abgelassen wird, unter Erzeugung eines Ausgangssignals entsprechend der erfaßten Farbstoffkonzen­ tration, Fraktionierungseinrichtungen (45-1, . . . 45-N) zur Frak­ tionierung der abgelassenen Farbstofflösung, eine Steuereinrichtung (71) zur Steuerung der Fraktionierung der Farbstofflösung in Abhängigkeit von dem gemessenen Ausgangssignal und einem vor­ bestimmten Wert der Konzentration an Farbstoffen und Zirkula­ tionseinrichtungen (60, 61) für die Rückführung eines Teils der fraktionierten Farbstofflösung, deren Konzentration an Farbstof­ fen über dem vorbestimmten Wert liegt, zu den chromatographi­ schen Einrichtungen.

3. Reinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vielzahl von chromatographischen Einrichtun­ gen (44-1, . . . 44-N) zur Entfernung von anorganischen Salzen parallel angeordnet sind.

4. Verwendung des Reinigungssystems nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche zur Herstellung einer Aufzeichnungsflüssigkeit.